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自动上下料机器人和末端夹持机构设计

来源:智能网
时间:2020-04-27 12:01:44
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自动上下料机器人和末端夹持机构设计如今硫化机技术已逐渐实现自动化、智能化,但是相应的上下料系统却发展较慢,自动化程度较低,因此,实现硫化机自动上下料的需求十分迫切。为此,针对工作对

如今硫化机技术已逐渐实现自动化、智能化,但是相应的上下料系统却发展较慢,自动化程度较低,因此,实现硫化机自动上下料的需求十分迫切。为此,针对工作对象,设计的机器人和末端夹持机构有如下详述。

一、机器人的工作对象和负载

机器人的工作对象为轮胎,如图1所示,包括生胎和成品胎;二者在性质和尺寸上都有差别,生胎较软,成品胎较硬,成品胎较生胎外圈直径较大、内圈直径较小、高度较小。每个轮胎净重约为3Kg。此外,由于成品胎与模具黏合较紧,取胎时轮胎对机器人末端夹持机构有500~600N 的冲击力。

自动上下料机器人和末端夹持机构设计

图1

二、机器人的工作空间

如图2为机器人工作相对位置图,图3为相对高度图。

自动上下料机器人和末端夹持机构设计

图2

自动上下料机器人和末端夹持机构设计

图3

三、机器人总体结构设计

轮胎装卸机器人采用圆柱型工业机器人,直线部分可采用液压驱动,可输出较大的动力,能够伸入型腔式机器内部。下图机器人具有三个自由度,即两个移动副、一个旋转副:底座与其他部分之间为移动副、腰部与底座间为旋转副、小臂与大臂之间为移动副。

自动上下料机器人和末端夹持机构设计

图4 机器人主要结构图

四、机器人末端夹持机构的设计

机器人本体是机器人末端夹持机构运动到定点的基础,而机器人手爪(末端夹持机构)是机器人胜任预期任务的基础,因此设计三套机构:内撑机构用于完成抓取和定型、下压机构用于完成生胎安放、外推机构和内撑机构共同完成成品胎抓取。

4.1内撑结构的设计

由于必须使轮胎内径完全与夹持机构相接触,所以通过内撑力使轮胎定型。内撑机构由五个相同的连杆机构组成,并呈圆形排列。每个连杆机构由三个连杆组成,但机构曲柄由一圆盘代替,因此可视为一个四连杆机构。

自动上下料机器人和末端夹持机构设计

图5 內撑机构示意图

4.2下压结构的设计

内撑结构抓起轮胎之后,其中的五个圆弧会构成一个整圆与轮胎内径完全接触。当轮胎运送至模具上方后,气缸收缩,此时由于生胎较为柔软,会立即变形,无法顺利进入模具。因此设计下压机构,用一个双滑块机构实现水平方向运动与竖直方向运动的转换。

自动上下料机器人和末端夹持机构设计

图6 下压机构示意图

4.3外推机构的设计

外推机构由三组推手组成,每组推手有两个推动装置。其中一个由气缸推动直接前进;另一个由气缸、平行四边形机构、双滑块机构组成,沿椭圆曲线作平动。控制两个推动装置动作的时序,可以完成抓取任务。

自动上下料机器人和末端夹持机构设计

图7 外推机构示意图

4.4夹持机构总体效果

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图8 正视图

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图9 俯视图

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